Нанотехнологии будущего - зарубежные разработки
Испанские физики взвесили молекулу нафталина
- Подробности
- Родительская категория: Нанотехнологии
- Категория: Зарубежные разработки
- Опубликовано 01.02.2013 14:30
- Автор: Фантастические технологии
- Просмотров: 1478
Физики из Каталонского института нанотехнологий создали сверхчувствительные весы, позволяющие измерять массу с погрешностью до 1,7 йоктограмм. Описание эксперимента опубликовано в журнале Nature Nanotechnology Йоктограмм - один на десять в минус двадцать четвёртой степени грамма (одна септиллионная доля грамма). Для справки - масса молекулы воды составляет приблизительно 30 йоктограмм. Ученые сумели косвенным методом взвесить атом ксенона и молекулу нафталина с точностью до величины массы протона, которая составляет 1,67 йоктограмм.
В устройстве роль чаши весов выполняет хитроумная система коротких углеродных нанотрубок, помещённая в вакуум-камеру. Длина каждой трубки составляет 150 нанометров, диаметр - около 1,7 нанометров (нанометр - это одна миллиардная доля метра). Предварительный отжиг конструкции и вакуумирование обеспечивают устранение посторонних частиц, которые могли бы повлиять на точность измерений. Последующее охлаждение установки до сверхнизкого значения температуры, очевидно, необходимо для устранения тепловых шумов. Суть метода заключается в следующем. В весах на основе углеродных нанотрубок используют преобразование электрических колебаний в механические. Для возбуждения механических колебаний нанотрубки её закрепляют на одном из электродов под углом ко второму электроду.
Если к электродам приложить постоянное напряжение, трубка приобретает статический заряд, заставляющий её отклоняться к другому электроду. При подаче переменного напряжения с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний нанотрубки (они зависят от её длины и диаметра), трубка будет вибрировать. Частота вибрации определяется спектрометром. Исследуемая частица нагружает нанотрубку, меняя частоту её собственных колебаний (она будет ниже частоты колебаний ненагруженной трубки, поскольку масса системы увеличилась, а жёсткость не изменилась). Частоту колебаний нагруженной нанотрубки снова определяют спектрометрическим методом. Эта частота, зависящая от массы частицы, позволяет интерпретировать полученную информацию как массу взвешиваемой частицы. В установке испанских исследователей груз (взвешиваемая частица) был размещен на поверхности системы нанотрубок, после чего установка была охлаждена до температуры 4 градуса по шкале Кельвина. Затем к трубке было приложено переменное напряжение свипируемой (изменяемой во времени) частоты и зафиксирована частота отклика, которая зависит от массы исследуемого объекта. Данная методика и ранее применялась при подобных измерениях, но до этого точность была не лучше сотни йоктограммов.
Повышение чувствительности на два порядка открывает возможность взвешивания соединений, отличающихся друг от друга на массу нескольких протонов. Профессор Адриан Бачтолд, один из авторов предлагаемого метода, считает, что такие весы найдут применение в химическом анализе (для идентификации химических элементов) и в медицине (для распознания маркеров болезней, различие в массах которых может быть ничтожно малым). Отдавая должное значимости работе испанских коллег, доктор Рейчел Маккендри, английский специалист по нанотехнологиям, отметил, что теперь главная задача, которую предстоит решить ученым - придумать способ удешевления изготовления подобных весов и отработать технологию, позволяющую сделать такие измерения рутинной практикой.
-
Противотанковый гранатомёт из технологий будущего
9 месяцев назад
Искорок побольше разноцветных очень вспышкоярких бы начинить, и звук странный добавить со свистом...
-
Первый космодром собирается строить Великобритания
9 месяцев назад
Та что его там строить, топливо плюс кислород и полетел... а там видно будет.. но все равно молодци ...
-
Лучшие планшеты 2014 года
9 месяцев назад
Сам по себе планшет это бессмысленная лишняя вещь , практически... А вот как йога леново неплохо ...